專利名稱：容性傳感器系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
容性傳感器系統(tǒng)是熟知的，它們能夠根據(jù)人體的存在提供不同設(shè)備的控制和操作。這種系統(tǒng)例如在US4453112和US5621290被一般性地描述了。在這些文件中，傳感器電極被布置在汽車車窗的框架上。只要人體的一部分例如手接近傳感器電極，在傳感器電極和地電極之間的電容便增加。這個電容的增加改變電極的輸出信號的頻率，該頻率和一個參考頻率比較，根據(jù)這個改變，用于使車窗移動的電動機進行操作。這種傳感器系統(tǒng)可以響應半導電的要素例如人體，但是塑料和木料則不產(chǎn)生任何影響。
另一種提供容性傳感器能力的系統(tǒng)在文件WO02089328中披露了，其中傳感器電路和用于向電氣設(shè)備例如電動機供電的負載線相連。這種系統(tǒng)的優(yōu)點在于，負載線不影響傳感器系統(tǒng)而使負載線附近的傳感器電容減少，而是通過作為傳感器系統(tǒng)的天線部分操作而來支持該系統(tǒng)。
有時把容性傳感器系統(tǒng)的天線設(shè)置在運動部件例如門、蓋或如上所述的窗戶上是有利的。這種系統(tǒng)例如在文件WO0306914中披露了，其中定位傳感器天線使得避免自動升高的門夾人。當有人把手放在天線附近時，門便被停止，以避免發(fā)生事故。
這種最后說明的系統(tǒng)以及其它具有設(shè)置在運動部件上的天線的類似系統(tǒng)的一個問題是，當門或其類似物朝向關(guān)閉位置運動時，一般作為用于保持門的結(jié)構(gòu)的一部分的金屬框架將干擾該系統(tǒng)。這是因為門的框架是在所述系統(tǒng)中形成所述傳感器的電容的第一電極的地平面的一部分。位于門上的天線形成第二電極。因此該系統(tǒng)不能檢測位于框架上的人體部分。當門正在關(guān)閉時，系統(tǒng)將檢測由接近門框架引起的電容值的增加。不過，為了避免這個對系統(tǒng)造成影響，一個默認的設(shè)置一般確保這個改變不引起門的停止。
這種默認的設(shè)置將導致人體的部分，特別是較小的部分將不會被系統(tǒng)檢測到?？蚣軐⑹瓜到y(tǒng)成為盲的，因為其對電容的主要影響比人體部分引起的對電容的較小的影響大得多。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種被應用在由受電容影響的框架保持的門或蓋上的容性傳感器系統(tǒng)，其能夠檢測人體的小的部分。這個目的由權(quán)利要求1的特征部分限定的本發(fā)明實現(xiàn)了。


下面參照

本發(fā)明，其中圖1是其中可以實現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的容性傳感器系統(tǒng)的冷卻室的前方透視圖；圖2是按照圖1的上門或室的正視圖；圖3是按照圖2的頂視圖；圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)的容性傳感器系統(tǒng)如何與圖1的室連接的示意圖；圖5是其中可以實現(xiàn)本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)的冷卻室的前方透視圖；圖6是表示按照本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)的天線的一部分如何被設(shè)置在按照圖5的室本體上的正視圖；圖7以頂視圖表示圖6的結(jié)構(gòu)；圖8是一個說明性的實施例的示意圖，表示按照本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)如何和按照圖5的室連接；以及圖9更詳細地示意地表示一個說明性的實施例，表示可以如何設(shè)計圖8的說明性的實施例。
具體實施例方式
附圖表示按照本發(fā)明的容性傳感器系統(tǒng)的說明性的實施例。這些說明性的實施例不應當解釋為本發(fā)明的限制。其目的是說明如何應用本發(fā)明，并進一步說明本發(fā)明的范圍。
說明性的實施例涉及冷卻室內(nèi)的容性傳感器系統(tǒng)。在這些實施例中，冷卻室本身和所述室的性能被用于形成一個傳感器系統(tǒng)，用于局部控制室門的運動。在圖1-4中，說明使用所述室作為傳感器系統(tǒng)的一部分的基本原理，圖5-9表示按照本發(fā)明的說明性的實施例。
圖1中示出了冷卻室20。該室包括一個上門21和一個下門22，每個門都封閉一個被冷卻的隔室。該圖僅僅是示意的，敞開的上隔室不包含任何架子或其類似物。室體包括用于形成室的形狀的外金屬襯板23以及用于形成所述上隔室的內(nèi)襯板24。門21在鉸鏈(未示出)上回轉(zhuǎn)，并和本體電絕緣。示意地示出了電動機單元25，用于說明通過電動機單元的操作門可以自動地在打開和關(guān)閉位置之間運動。
本發(fā)明基于這樣的構(gòu)思，即，冷卻室適合于配備容性傳感器系統(tǒng)，借以使得門通常由金屬制成并和室本體電絕緣。鉸鏈(由塑料或金屬制成)被連附于門的上下端蓋。鉸鏈和端蓋由塑料制成，借以確保在金屬門和金屬的室本體之間不建立電連接。
此外，室20包括允許門轉(zhuǎn)動的可電氣操作的單元25。其例如可以是一個機電單元例如電動機或電磁線圈，并具有合適的電壓等級例如12或24V直流電壓。可操作的單元還可以包括被分別設(shè)置在門和本體內(nèi)的磁體。例如其中至少一個是由本系統(tǒng)供電的電磁體。在使用電動機的情況下，其最好包括齒輪，用于把電動機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成足以使門運動的力。電動機的性能、電壓等級和齒輪設(shè)計都適用于提供盡可能平滑的門的運動。平滑的運動是很重要的，因為用戶必須感到該系統(tǒng)是可靠的并且容易使用。和可以電氣操作的單元相連的容性傳感器系統(tǒng)也將包括控制裝置，以便實現(xiàn)所述平滑運動。
圖2和圖3以正視圖和頂視圖表示上門21。門包括構(gòu)成門的結(jié)構(gòu)的金屬外襯板26。外襯板和內(nèi)襯板27一道封閉其中設(shè)置有絕熱材料的空間，也見圖1和圖2。在這個端部，還設(shè)置端蓋28，用于封閉所述空間。前述的這些端蓋還保持著鉸鏈，以把門保持在樞軸轉(zhuǎn)動的狀態(tài)。在兩個視圖中都示出了門手柄29。門的金屬外襯板構(gòu)成容性傳感器系統(tǒng)的一個重要部分，如后所述。
在圖4中的電氣方案表示如何在冷卻室20內(nèi)設(shè)置容性傳感器系統(tǒng)。這個方案未示出使用的所有的元件，因為其只用于說明在冷卻室內(nèi)設(shè)置容性傳感器系統(tǒng)的主要范圍。在圖5-9中示出了更多的細節(jié)，這些圖說明本發(fā)明的主要范圍。
在圖中示出了冷卻室20，其具有上門21、可電操作的單元25、上門外襯板26和室本體金屬外襯板23。作為容性傳感器系統(tǒng)的一部分提供有電源30。該電源對系統(tǒng)供電，最好還對可電操作的單元供電。電源通過連接部分31例如和230V交流電源相連。電源還具有兩個功率輸出，即正的32和負的33，用于提供最好在12-24V的范圍內(nèi)的直流電壓。輸出32和33都和容性傳感器單元34相連。
傳感器系統(tǒng)通過線37接收來自室本體的外襯板23的信號，該外襯板構(gòu)成室的接地平面。所述接地平面最好但非必須和外部地35相連。線38表示傳輸線，用于控制可電操作的單元25并向其供電。傳感器系統(tǒng)還通過線36和上門外襯板相連，該線還和電源輸出33相連。
所披露的容性傳感器系統(tǒng)的主要構(gòu)思是，根據(jù)在上門外襯板26和室本體外襯板23之間形成的電容42，見圖4，的特性的檢測，利用可電操作的單元25操縱所述門。該系統(tǒng)的操作基于這樣的事實，即，該系統(tǒng)能夠檢測由于人體的存在而引起的電容的改變。門作為傳感器系統(tǒng)中的天線而工作。當用戶的手朝向門運動時，系統(tǒng)將檢測到電容隨時間而增加。相應地，當用戶把手除去時，系統(tǒng)將檢測到電容隨時間而減少。最后，如果用戶把手保持在門上，則電容在增加之后并隨時間保持穩(wěn)定。這3個事件便是系統(tǒng)控制門的運動的依據(jù)。
圖1-圖4所示的實施例旨在說明圖5-9所示的實施例所依據(jù)的構(gòu)思。這種用于實現(xiàn)門上容性傳感器系統(tǒng)的構(gòu)思是已知的，而這種系統(tǒng)在電冰箱上的使用是新的。代替在門中實現(xiàn)導電帶型的天線，該系統(tǒng)使用門的金屬襯板作為天線。這樣，實現(xiàn)了元件和制造的成本低的優(yōu)點。最重要的是，門的襯板和室本體電絕緣。
現(xiàn)在參看圖5-9說明表示本發(fā)明的范圍的說明性的實施例。在圖5中示出了圖1的圖1的室，具有冷卻室20及其上門21、用于使門運動的可電操作的單元25、上門外襯板26和室本體金屬外襯板23。室及其上門的其它細節(jié)還在圖1-4中被披露了。在圖5中，導電部分39被設(shè)置在上隔室24的開口周邊40上。該部分圍繞周邊的4個邊的全長伸展。其例如可被設(shè)計成室的密封墊或其類似物。主要的重要之點在于，其至少是半導電的。當然，作為替代可以是全導電的，例如可以是銅制成的金屬帶。
圖6中示出了(已經(jīng)除去門21)圍繞上隔室24的開口的整個周邊40伸展的導電部分39。在圖8中作為頂視圖示出了圖7的室。標出了導電部分和設(shè)置有所述導電部分的室20。在該圖中還示出了電絕緣層41。設(shè)置電絕緣層使得導電部分能夠不和室本體金屬外襯板或室本體的任何其它部分電氣相連。這種結(jié)構(gòu)對于系統(tǒng)的操作是關(guān)鍵的，這在后面將被繼續(xù)說明。
除去和系統(tǒng)連接的導電部分39之外，圖8的許多方面對應于圖4。示出了冷卻室20，具有其上門21、用于使門運動的可電操作的單元25、上門外襯板26以及和地平面連接的室本體金屬外襯板23。示出的電容系統(tǒng)還具有用于向容性傳感器單元34提供最好是12-24V的直流電壓的電源30。系統(tǒng)通過線37接收來自室本體的外襯板23的信號，所述外襯板最好但并非必須通過35和電氣接地相連。線38表示用于控制可電操作的單元25并向其供電的傳輸線。
傳感器系統(tǒng)還通過線36和上門外襯板26相連，所述線36還和電源的負極輸出端33相連。此外，導電部分39通過線43和上門外襯板相連。圖9還示出了前面已經(jīng)說明的電容42。所述電容的特性對于容性傳感器系統(tǒng)是重要的。因為上門外襯板和導電部分39相連，它們和形成的電容42呈并聯(lián)關(guān)系被設(shè)置。連接的部分都作為容性傳感器系統(tǒng)的天線工作。
在圖9的電路圖中進一步說明了容性傳感器系統(tǒng)的說明性的實施例。在該圖中，示意地示出了電源30、容性傳感器單元34、室本體外襯板23、上門外襯板26以及半導電部分39。還示出了來自圖9的線并基于圖10，下面說明按照圖9的結(jié)構(gòu)的功能。電源30對容性傳感器系統(tǒng)供電，最好提供12-24V的直流電壓。關(guān)于本發(fā)明，用作天線的室的部分和電動機被認為是系統(tǒng)的部分。電源通過連接部分31例如和230V的交流電壓相連。電源例如可以是開關(guān)式變換器。電源(圖9)向線33(負極)以及線32(正極)提供功率。
電容控制單元34通過線32和33從電源接收功率，線33還和門襯板26以及導電部分39相連。此外，該單元和室本體外襯板23相連。根據(jù)電容42的特性、下面所述的系統(tǒng)的操作，該單元控制可轉(zhuǎn)換的繼電器裝置46，對可電操作的單元25供電。如圖所示的繼電器47和48可以轉(zhuǎn)換以便改變操作單元的轉(zhuǎn)動方向，借以當門運動時控制方向。所述可轉(zhuǎn)換的裝置當然可以用其它裝置替代，用于電氣控制門的運動。
傳感器單元34包括微控制器50。通過傳輸線32和33由電源單元30向控制器供電。還具有呈放大器形式的射極跟隨器51、帶通濾波器52、電壓整流器53和直流放大器54。通過線56和57供電。
作為一種替代，可電操作的單元25可以由電源30之外的電源供電。如果本發(fā)明要降低電動機的電源線對系統(tǒng)的影響，這種解決方案可能是優(yōu)選的，因為當把它們安排在室中時，優(yōu)選地可以選擇使系統(tǒng)的不同部分在物理上分開。不過，圖9的解決方案將給出一個較好的選擇，其使用電動機的電源傳輸線32和33作為容性傳感器系統(tǒng)的一部分。這種解決方案在PCT文件WO02/089328中說明了。
當人接近室門時，這個人的接近使得在室和門(通常是關(guān)閉的)之間的電容42增加。這由容性傳感器檢測，在該傳感器中送入具有8kHz的重復頻率的參考信號。這個信號通過線57以及可變電容58被送入。兩個電容形成一個分壓器，在59具有輸出的交流電壓。射極跟隨器51減少干擾的危險，低通濾波器52除去干擾頻率噪聲，同時電壓整流器53對信號進行整流。信號最后在54被放大，以改善檢測改變的能力。連線60把信號送到微控制器上的A/D輸入端。
如果來自后者的在60的直流輸出電壓的最終的減小(由人的接近引起的)具有在一個選擇的靈敏度閾值以下的大小或小于一秒或大于3秒的持續(xù)時間，則不發(fā)生動作。這意味著人可能在附近通過或者把身體靠在門上或者在門上書寫字條。只要直流輸出電壓的足夠的減少具有1到3秒的持續(xù)時間，微控制器便通過可轉(zhuǎn)換單元46啟動可電操作的單元25，從而把門打開。例如如果使用電動機，直流輸出電壓在其持續(xù)時間期間的足夠的隨后的減少將停止電動機，并在此后使電動機的運動反向，從而使門關(guān)閉。如果沒有直流電壓的這個隨后的減小，在一個選擇的時間限制例如30秒之后，微控制器仍然使門關(guān)閉。
按照本發(fā)明，門的金屬外襯板26和室電絕緣，并和所述的容性傳感器系統(tǒng)相連。還配備有到導電部分39的連接，所述導電部分被設(shè)置在室的門的開口中，并和所述室電絕緣。從而通過所述金屬裝置的組合獲得一個壓緊傳感器。另一個有利的組合效果是，當門被打開和關(guān)閉時，具有室和門之間的電容的減小的改變。這有利于容性傳感器的設(shè)計。
保持在電源中形成的電容49的跟蹤是關(guān)鍵的，因為系統(tǒng)通過檢測電容42的特性來操作。例如，在冷卻整流器的線圈和整流器本身之間可能形成電容。此外，在變壓器中可能形成電容值。在這種情況下，在被供電的元件和與所述電源的接地平面相連的電源的部分之間將設(shè)置電容49。電源一般設(shè)置在室本體內(nèi)，在許多情況下，其相應于對室的控制系統(tǒng)供電的電源。因此，在許多情況下，室20的接地平面35和電源30的接地平面44連接在一起，如連線45所示。在這種情況下，電容42和49將或者通過地線或者通過內(nèi)部線和室的外襯板23相連。這意味著，電容45和44被并聯(lián)地設(shè)置，兩者影響總電容值。如前所述，室地平面35，相應地接地平面44最好但非必須和外部地相連。
利用這種思想的范圍，本感測系統(tǒng)的所有元件都能夠作為天線的一部分而工作。可電操作的單元25也能作為天線的一部分而工作。如果感測系統(tǒng)(電源除外)與/或電動機單元被設(shè)置在門內(nèi)，則這種解決方案是尤其有利的。不受門天線26的干擾而在門的一部分上產(chǎn)生“盲”點，它們將作為天線的一部分。披露的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案將不再進行和本發(fā)明有關(guān)的說明，不過，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，如何使用所述解決方案實現(xiàn)本發(fā)明是顯而易見的。
顯然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明不限于只適用于冷卻室的容性傳感器系統(tǒng)。而是其可用于具有運動部分的其中實現(xiàn)用于電容感測系統(tǒng)的天線裝置的任何設(shè)備中。
權(quán)利要求
1.一種為運動對象(21)提供的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，其包括具有可以彼此相對運動的第一部分(26)和第二部分(39)的天線裝置，所述兩個部分(26，39)由于來自周圍環(huán)境的容性影響而并聯(lián)連接，借以使所述第一部分(26)構(gòu)成所述運動對象(21)的導電部分，而所述第二部分(39)構(gòu)成設(shè)置在所述運動對象(21)的靜止位置的導電裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述運動對象(21)配備有可電操作的單元(25)，而且在所述靜止位置被設(shè)置為關(guān)閉一個通路，因而所述傳感器系統(tǒng)配備有操作裝置(46)，其被設(shè)置用于操作所述可操作單元(25)，所述導電裝置(39)位于所述通路的周邊。
3.如權(quán)利要求2所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述可電操作的單元(25)被設(shè)置用于使運動單元(21)運動，所述可電操作的單元(25)通過在天線裝置和所述天線裝置的地平面之間形成的電容根據(jù)周圍環(huán)境的影響而被操作，所述天線裝置和地平面電絕緣。
4.如權(quán)利要求3所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述容性傳感器系統(tǒng)被集成在所述運動對象(21)中，并具有和所述地平面相連的信號輸入端(59)以及和導電部分(26)相連的信號接地端(36)，從而和所述傳感器系統(tǒng)相連的所有元件都作為所述天線裝置的一部分。
5.如權(quán)利要求4所述的容性傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述可電操作的單元(25)被集成在所述運動對象(21)中，并且被設(shè)置作為導電部分(26)的一部分，從而所述可操作的單元(25)將成為所述第一天線的一個操作部分。
6.一種家用設(shè)備，例如電冰箱或制冷器，其特征在于其包括如前面任何一個權(quán)利要求所述的容性傳感器系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求6所述的家用設(shè)備，其特征在于，所述運動對象(21)是門、蓋或抽屜，被設(shè)置用于封閉所述設(shè)備的至少一個隔室的開口，所述導電部分(26)由形成所述門或蓋的襯板構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種為運動對象21提供的容性傳感器系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括具有可以彼此相對運動的第一部分26和第二部分39的天線裝置。所述兩個部分26，39由于來自周圍環(huán)境的電容的影響而并聯(lián)連接。第一部分26由所述運動對象21的導電部分構(gòu)成，第二部分39由被設(shè)置在所述運動對象21的靜止位置的導電裝置構(gòu)成。
文檔編號H03K17/955GK101044680SQ200580035473
公開日2007年9月26日 申請日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者拉斯-艾克·沃恩, 占·約翰松 申請人:伊萊克斯家用產(chǎn)品股份有限公司